第一篇：學科前沿講座

學科前沿講座

專業班級： 光信13-3_

姓 名： 朱家興_

學 號： _10134425__

任課教師： 張國營

2016年 11月 11 日

量子計算與量子計算機

【摘要】量子計算的強大運算能力使得量子計算機具有廣闊的應用前景。該文簡要介紹了量子計算的發展現狀和基本原理，列舉了典型的量子算法，闡明了量子計算機的優越性，最后預測了量子計算及量子計算機的應用方向。

【關鍵詞】量子計算；量子計算機；量子算法；量子信息處理 1.引言

在人類剛剛跨入21世紀的時刻！科技的重大突破之一就是量子計算機的誕生。德國科學家已在實驗室研制成功5個量子位的量子計算機，而美國LosAlamos國家實驗室正在進行7個量子位的量子計算機的試驗【1】。它預示著人類的信息處理技術將會再一次發生巨大的飛躍，而研究面向量子計算機以量子計算為基礎的量子信息處理技術已成為一項十分緊迫的任務。2.子計算的物理背景

任何計算裝置都是一個物理系統。量子計算機足根據物理系統的量子力學性質和規律執行計算任務的裝置【2】。量子計算足以量子計算目L為背景的計算。是在量了力。4個公設（postulate）下做出的代數抽象。Feylllilitn認為，量子足一種既不具有經典耗子性，亦不具有經典渡動性的物理客體（例如光子）。亦有人將量子解釋為一種量，它反映了一些物理量（如軌道能級）的取值的離散性。其離散值之問的差值（未必為定值）定義為量子。按照量子力學原理，某些粒子存在若干離散的能量分布。稱為能級。而某個物理客體（如電子）在另一個客體（姻原子棱）的離散能級之間躍遷（transition。粒子在不同能量級分布中的能級轉移過程）時將會吸收或發出另一種物理客體（如光子），該物理客體所攜帶的能量的值恰好是發生躍遷的兩個能級的差值。這使得物理“客體”和物理“量”之問產生了一個相互溝通和轉化的橋梁；愛因斯坦的質能轉換關系也提示了物質和能量在一定條件下是可以相互轉化的因此。量子的這兩種定義方式是對市統并可以相互轉化的。量子的某些獨特的性質為量了計算的優越性提供了基礎。3.量子計算機的特征

量子計算機，首先是能實現量子計算的機器，是以原子量子態為記憶單元、開關電路和信息儲存形式，以量子動力學演化為信息傳遞與加工基礎的量子通訊與量子計算，是指組成計算機硬件的各種元件達到原子級尺寸，其體積不到現在同類元件的1%。量子計算機是一物理系統，它能存儲和處理關于量子力學變量的信息【3】。量子計算機遵從的基本原理是量子力學原理：量子力學變量的分立特性、態迭加原理和量子相干性。信息的量子就是量子位，一位信息不是0就是1，量子力學變量的分立特性使它們可以記錄信息：即能存儲、寫入、讀出信息，信息的一個量子位是一個二能級（或二態）系統，所以一個量子位可用一自旋為1/2的粒子來表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的兩個極化方向來表示0和1；或用一原子的基態代表0第一激發態代表1。就是說在量子計算機中，量子信息是存儲在單個的自旋’、光子或原子上的。對光子來說，可以利用Kerr非線性作用來轉動一光束使之線性極化，以獲取寫入、讀出；對自旋來說，則是把電子（或核）置于磁場中，通過磁共振技術來獲取量子信息的讀出、寫入；而寫入和讀出一個原子存儲的信息位則是用一激光脈沖照射此原子來完成的。量子計算機使用兩個量子寄存器，第一個為輸入寄存器，第二個為輸出寄存器。函數的演化由幺正演化算符通過量子邏輯門的操作來實現。單量子位算符實現一個量子位的翻轉。兩量子位算符，其中一個是控制位，它確定在什么情況下目標位才發生改變；另一個是目標位，它確定目標位如何改變；翻轉或相位移動。還有多位量子邏輯門，種類很多。要說清楚量子計算，首先看經典計算。經典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定算法進行交換的機器，其算法由計算機的內部邏輯電路來實現【4】。經典計算機具有如下特點：

a其輸入態和輸出態都是經典信號，用量子力學的語言來描述，也即是：其輸入態和輸出態都是某一力學量的本征態。如輸入二進制序列0110110，用量子記號，即10110110>。所有的輸入態均相互正交。對經典計算機不可能輸入如下疊加Cl10110110>+C2I1001001>。

b經典計算機內部的每一步變換都將正交態演化為正交態，而一般的量子變換沒有這個性質，因此，經典計算機中的變換（或計算）只對應一類特殊集。

相應于經典計算機的以上兩個限制，量子計算機分別作了推廣。量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統來描述，如二能級系統（稱為量子比特），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的幺正變換。因此量子計算機的特點為：

c量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態，其相互之間通常不正交；

d量子計算機中的變換為所有可能的幺正變換。得出輸出態之后，量子計算機對輸出態進行一定的測量，給出計算結果。由此可見，量子計算對經典計算作了極大的擴充，經典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質的特征為量子疊加性和相干性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當于一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計算的輸出結果。這種計算稱為量子并行計算，量子并行處理大大提高了量子計算機的效率，使得其可以完成經典計算機無法完成的工作，這是量子計算機的優越性之一。

4.量子智能計算

自Shor算法和Grover算法提出后，越來越多的研究員投身于量子計算方法的計算處理方面，同時智能計算向來是算法研究的熱門領域，研究表明，二者的結合可以取得很大的突破，即利用量子并行計算可以很好的彌補智能算法中的某些不足【5】。

目前已有的量子智能計算研究主要包括：量子人工神經網絡，量子進化算法，量子退火算法和量子免疫算法等。其中，量子神經網絡算法和量子進化算法已經成為目前學術研究領域的熱點，并且取得了相當不錯的成績，下面將以量子進化算法為例。

量子進化算法是進化算法與量子計算的理論結合的產物，該算法利用量子比特的疊加性和相干性，用量子比特標記染色體，使得一個染色體可以攜帶大數量的信息。同時通過量子門的旋轉角度表示染色體的更新操作，提高計算的全局搜索能力。

目前量子進化算法已經應用于許多領域，例如：工程問題、信息系統、神經網絡優化等。同時，伴隨著量子算法的理論和應用的進一步發展，量子進化算法等量子智能算法有著更大的發展前景和空間。

5.量子計算的應用

1.量子疊加態的計算魅力。在經典物理學中，物質在確定的時刻僅有確定的一個狀態。量子力學則不同，物質會同時處于不同的量子態上。因為處于疊加態，這就意味著，量子計算一次運算就可以處理210=1024個數（從0到1023被同時處理一遍）【6】。以此類推，量子計算的速度與量子比特數是2的指數增長關系。一個64位的量子計算機一次運算就可以同時處理264=***709551616個數。如果單次運算速度達到目前民用電腦CPU的級別（1GHz），那么這個64位量子計算機的數據處理速度將是世界上最快的“天河二號”超級計算機（每秒33.86千萬億次）的545萬億倍。

量子力學疊加態賦予了量子計算機真正意義上的“并行計算”，而不像經典計算機一樣只能并列更多的CPU來并行。因此在大數據處理技術需求強烈的今天，量子計算機越來越獲得互聯網巨頭們的重視。

2.肖爾算法――RSA加密技術的終結者。1985年，牛津大學的物理學家戴維?德意志提出了量子圖靈機模型的概念。隨后貝爾實驗室的彼得?肖爾于1995年提出了量子計算的第一個解決具體問題的思路，即肖爾因子分解算法。

我們今天在互聯網上輸入的各種密碼，都會用到RSA算法加密。這種技術用一個很大的數的兩個質數因子生成密鑰，給密碼加密，從而安全地傳輸密碼。由于這個數很大，用目前經典計算機的速度算出它的質數因子幾乎是不可能的任務。但利用量子計算的并行性，肖爾算法可以在很短的時間內通過遍歷算法來獲得質數因子，從而破解掉密鑰，使RSA加密技術不堪一擊。

量子計算機會終結任何依靠計算復雜度的加密技術，但這不意味著從此我們會失去信息安全的保護。量子計算的孿生兄弟――量子通信，會從根本上解決信息傳輸的安全隱患。

6.量子計算機的應用前景

目前經典的計算機可以進行復雜計算，解決很多難題。但依然存在一些難解問題，它們的計算需要耗費大量的時間和資源，以致在宇宙時間內無法完成【7】。量子計算研究的一個重要方向就是致力于這類問題的量子算法研究。量子計算機首先可用于因子分解。因子分解對于經典計算機而言是難解問題，以至于它成為共鑰加密算法的理論基礎。按照Shor的量子算法，量子計算機能夠以多項式時間完成大數質因子的分解。量子計算機還可用于數據庫的搜索。1996年，Grover發現了未加整理數據庫搜索的Grover迭代量子算法。使用這種算法，在量子計算機上可以實現對未加整理數據庫Ⅳ的平方根量級加速搜索，而且用這種加速搜索有可能解決經典上所謂的NP問題。量子計算機另一個重要的應用是計算機視覺，計算機視覺是一種通過二維圖像理解三維世界的結構和特性的人工智能。計算機視覺的一個重要領域是圖像處理和模式識別。由于圖像包含的數據量很大，以致不得不對圖像數據進行壓縮。這種壓縮必然會損失一部分原始信息 參考文獻

1.王書浩，龍桂魯.大數據與量子計算

2.張毅，盧凱，高穎慧.量子算法與量子衍生算法 3.Deutsch D，Jozsa R.Rapid solution of problems by quanturm computation[C]//Proc Roy Soc London A，1992，439：553-558

4.吳楠，宋方敏。量子計算與量子計算機

5.蘇曉琴，郭光燦。量子通信與量子計算。量子電子學報，2004，21（6）：706-718

6.White T.Hadoop： The Defintive Guide，California：O’Reilly Media，Inc.2009：12-14

7.王蘊，黃德才，俞攸紅.量子計算及量子算法研究進展.

第二篇：學科前沿講座

聽學科前沿講座有感

學科前沿是指整個科技體系或學科群中居于主導地位具有帶動其它科學發展并影響人們科學觀念轉變的學科。學科前沿是指某一學科中最能代表該學科發展趨勢制約該學科當前發展的關鍵性科學問題、難題及相應的學說。

在即將畢業之際，即將踏入工作生涯，了解學科前沿是至關重要的。學院在這個時候給我們安排學科前沿講座，意義是非凡的，我們也應該抓住這次機會認真學習學科前沿知識，為以后的工作生涯和人生打下結實的基礎。

因此在聽完三位老師的講座，不禁有感而發，對機械學科的前沿有了更深入的了解。

一、對我國汽車前沿的感悟

中國汽車發展歷程

新中國剛一成立就決定發展自己的汽車工業，1953年第一汽車制造廠破土動工，毛澤東主席為奠基儀式親自題寫了“第一汽車制造廠奠基紀念”。1956年我國生產的第一輛汽車下線，毛主席又親自為其命名———解放，對于當時工業整體水平非常落后的中國人來說，這確實是一次經濟上的解放。1956年是中國汽車史上令人難忘的一年。5月，第一汽車制造廠試制成功東風牌轎車，送往北京向黨的八大”獻禮，這是中國自制的第一部轎車，6月，北京第一汽車廠附件廠試制成功井岡山牌轎車，同時工廠更名為北京汽車制造廠。8月一汽又設計試制成功第一輛紅旗牌高級轎車，9月上海汽車配件廠試制成功第一輛鳳凰牌轎車。在大躍進的年代，這幾輛稚嫩的國產轎車確實讓全國人民歡欣鼓舞了一陣子。

六七十年代，除了紅旗外，中國惟一大批量生產的轎車就是上海牌轎車。1964年，鳳凰牌轎車改名為上海牌，并對制造設備做了一系列改進。首先制成了車身外板成套沖模，結束了車身制造靠手工敲打的落后生產方式，又以此為基礎制成各種拼裝臺，添置點焊機，實現拼裝流水線生產，轎車質量得到穩定和提高。1965年上海轎車通過一機部技術鑒定，批準定型。到1979年，上海牌轎車共生產了一萬七千多輛，成為我國公務用車和出租車的主要車型。1972年起還對車身進行了改型，并減輕了自重。1980年，該車年產量突破5000輛。1985年，已經開始與德國大眾公司合資的上海轎車廠和嘉定縣聯營另行建廠繼續生產上海轎車，并繼續做了一些技術改進，一直生產到90年代。在相當長的時間里，上海轎車支撐著國內對轎車的需求，為社會發展做出了貢獻。但當時我國的汽車工業是以載貨車為主導的，對轎車缺乏應用的重視，這使得我國的轎車工業技術水平長期處于極為幼稚的狀態。

改革開放后，我國經濟迅速發展，對轎車的需求越來越強，我國落后的轎車工業根本無法滿足這種需求。一時間，外國轎車洪水般涌入我國。1984年至1987年，我國進口轎車64萬輛，耗資266億元。為了迅速提高中國轎車生產能力和技術水平，我國汽車工業開始走上與國外汽車企業合作、引進消化外國先進技術的發展道路。具體方式基本都是從進口全部散件組裝開始，逐漸提高國產化率。純種的中國汽車也在不斷發展，長城、吉利、奇瑞等車廠已經發展壯大起來，技術也越來越好，反正自己孩子自己養，國人支持，他們肯定能做好。

中國汽車的發展方向

中國車企目前還處于開闊市場階段，但從長遠方向看，提高自身產品才是第一要旨。所以中國汽車業將在逐步占領世界市場的同時，加強品牌建設，提高汽車質量和性能，將中國從一個汽車生產大國向汽車研發大國轉變。現代汽車電子化、智能化、多媒體化和網絡化的應用，不僅提高了汽車的動力性、經濟性、安全和環保性，改善了行駛的穩定性和舒適性，推動了汽車工業的發展，還為電子產品開拓了廣闊的市場，從而推動了電子工業的發展。因此，大力發展汽車電子化、智能化、多媒體化和網絡化，加快汽車電子化速度，是啟動和振興汽車工業的重要手段。也是中國汽車零部件企業的新的經濟增長點。

二、礦用絞車前沿感悟

聽完李老師的講座，我深感到礦山機械設備的落后，據李老師所說，礦山設備要落后一般機械二十年。在那里生產的資源推動著中國的發展，然而卻沒有人去推動他們的發展。

在這里也深刻體會到我校老師獨自走入深山的寂寞，也希望國家和社會給予更多的關注，來回饋礦山，感知礦山。解救那些用生命換來工業糧食的礦山工人們，那些對礦上不離不棄的礦大人

三、中國礦業大學的機械電子的感悟

機電是中國礦業大學起步較早的一門學科，也是社會發展的一門前沿學科，機電控制、機電一體化和機電自動化都是現代制造技術所必須的學科。在之前發展也是我校的強勢學科，但由于學校領導的不只是，導至學科人才流失，技術失傳，相對其他學校機械電子的大發展，而我校的機電學科有逆水行舟不進則退之勢。加上學校對機電學科教學的忽視，導至學生對機電的不了解，在以后工作當中對出現問題不知道如何去解決！在這里我也希望學校和學院領導關注一下機電學科的發展，提高學生的綜合素質，拓寬學生的知識面。

小結

中國礦業大學有很大一批老師機械學科前沿，為礦業大學機械學科發展付出了不懈的努力。希望學校領導給予大力支持，支持機電學院的老師，支持礦大的機械學科的發展，支持機械學科的教育工作。讓我們更有能力去回饋礦山、感知礦山、去為那些為中國發展提供資源和生命的礦山人，為礦山安全、高效開采奉獻知識和生命

第三篇：學科前沿講座論文

研究生課程論文

課程名稱：學科前沿講座

姓名：臧寧寧 學號：1049731602549 學院：汽車工程學院

專業：車輛工程專碩

班級：163班

2016年 12 月 28 日

車網互聯（V2G）技術淺析

臧寧寧

（武漢理工大學汽車工程學院；車輛工程163班；1049731602549）

摘要：針對城市高峰電力負荷大、持續時間短的特點，采用車網互聯（V2G）模式，通過電動汽車集群晚間低谷充電，白天停駛時反饋給電網以支持高峰電力負荷，有利于城市電網削峰填谷，并提高能源利用效率。文章首先介紹了V2G研究的意義及其經濟性，而后介紹了V2G的試現方法，V2G研究的關鍵問題：智能管理策略、雙向充電器，最后對我國V2G技術的進一步發展提出了相關建議。

關鍵詞：V2G：實現方法；智能管理策略；雙向充電器

Abstract：For the city peak power load, short duration characteristics, the use of car network interconnection(V2G)model, through the electric car cluster evening trough charging during the day and suspended feedback to the grid to support the peak load, is conducive to urban power grid Valley, and improve energy efficiency.In this paper, the significance of V2G research and its economy are introduced.Secondly, the key techniques of V2G are introduced, such as intelligent management strategy, bi-directional charger, and some suggestions for further development of V2G technology in China.Keywords：V2G;implementation method;intelligent management strategy;bi-directional charger

引言

電動汽車以電為動力，作為智能電網的重要組成部分，其動力電池可以理解為電網中一個移動的分布式儲能單元，具有清潔、高效、環保等特點。由此形成了“車—電”互聯(Vehicle to Grid，簡稱V2G)的概念，即車輛與電網在受控狀態下，實現能量、信息雙向互動，將動力電池看成不僅是車輛的動力源，也是重要的移動儲能介質。當車載動力電池需要充電，則電能從電網流向汽車。當汽車暫停使用時，也可以把車載電池中的電能反送給電網系統。電動汽車V2G充放電模式的應用，是電動汽車能源供給體系中的重要形式之一，也是智能電網建設的重要內容。采用 V2G 模式可對電網起到削峰填谷的作用，從而減少電力建設投資，提高能源利用效率。

圖1.1 電網供應圖

1.V2G研究的意義

現在的電網實際上效率并不是非常高，因為一是成本較高，再就是容易造成浪費。圖1.1和1.2是電網的供應和需求圖，將兩圖進行對比，可以看出：在用電高峰期，電網的供應難以滿足需求，一般采用增建調峰電廠或調峰機組解決；而在用電低谷時，大量的電力被浪費。

圖1.2電網需求圖

V2G的核心思想就是利用大量電動汽車的儲能源作為電網和可再生能源的緩沖，如圖2所示。當電網負荷過高時，由電動汽車儲能源向電網饋電；而當電網負荷低時，用來存儲電網過剩的發電量，避免造成浪費。通過這種方式，電動汽車用戶可以在電價低時，從電網買電，電網電價高時向電網售電，從而獲得一定的收益。

圖2 V2G示意圖

現在，插電式混合動力汽車（PHEV）和純電動汽車（EV）正慢慢進入市場。當這些汽車的數量足夠大時，其電池的總容量是相當巨大的，因而可以將其作為電網以及可再生能源系統的緩沖。但是，電動汽車并不能隨意地、毫無管理地接入到電網中，這是因為如果電網正處于峰值負荷需求，大量汽車的充電要求必然會對電網產生極其嚴重的影響；對于汽車而言，除了為電網提供輔助服務外，還必須能夠滿足日常的行駛需求。因此在向電網饋電的過程中，還必須兼顧汽車自身的能量存儲狀態，以避免影響汽車的正常使用。綜合上述兩個方面，非常有必要對電動汽車 V2G 進行研究，協調汽車與電網間的充電和放電，使得既不會影響電網的運行，也不會限制汽車的正常使用。

2.V2G的經濟性

《車網互聯（V2G）支持高峰電力的技術經濟分析》一文中，以帶有 30 k W·h 動力電池的電動車集群集中放電來支持上海地區 12 h 的800 MW 高峰電力為例，通過V2G 模式中成本和收益的經濟核算，發現電動車主和電網企業都能從 V2G 模式中受益。

文章還對V2G技術的環保價值進行了評估。通過 V2G 模式，一方面可以提高火電機組的發電效率和輸配電設備的利用效率，減少發電和輸電設備的投資；另一方面還可以提高可再生能源的使用比例。就純電動車使用而言，其過程是零排放，既無 CO2排放，也無污染物排放。目前我國 70%-80%的電力來自煤電，電動車使用電力驅動間接上還是產生 CO2和污染物排放，如果把煤電的生產環節考慮在內，其 CO2排放量仍然保持在 120 g/km 左右。通過 V2G 模式可以提高能源利用效率，增加可再生能源電力的比例，從而減少二氧化碳和污染物的排放。因此與風能、太陽能一樣，V2G 模式是一種節能、環保、可持續發展的模式。

3.V2G的實現方法

根據應用對象的不同，可以將 V2G實現方法分成四類。

3.1集中式的 V2G 實現方法

所謂集中式的V2G是指將某一區域內的電動汽車聚集在一起，按照電網的需求對此區域內電動汽車的能量進行統一的調度，并由特定的管理策略來控制每臺汽車的充放電過程。由于此種方式采用統一的調度和集中的管理，可以實現整體上的最優，例如通過先進的算法可以計算每臺汽車的最優充電策略，保證成本最低及電力最優利用。3.2自治式的 V2G 實現方法

自治式 V2G 的電動車經常散落在各處，無法進行集中的管理，因而一般采用車載式的智能充電器，它們可以根據電網發布的有、無功需求和價格信息，或者根據電網輸出接口的電氣特征（如電壓波動等），結合汽車自身的狀態（如電池 SOC）自動地實現 V2G 運行。由于不受統一的管理，每臺電動車的充放電具有很大的隨機性，是否能保證整體上的最優還需進一步研究，此外，車載充電器還會增加電動汽車的成本。3.3基于微網的 V2G 實現方法

基于微網的 V2G 實現方法，實際上是將電動汽車的儲能設備集成到微網中，它與前邊兩種實現方法的區別在于，這種 V2G 方法作用的直接對象不是大電網，而是微網。微網是一種由負荷和微型電源共同組成的系統，它可同時提供電能和熱量；微網內部電源主要由電力電子器件負責能量的轉換，并提供必需的控制；微網相對于外部大電網表現為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等的要求。

3.4基于更換電池組的 V2G 實現方法

基于更換電池組的 V2G 實現方法，其源于更換電池組的電動汽車供電模式。它需要建立專門的電池更換站，在更換站中存有大量的儲能電池，因而也可以考慮將這些電池連到電網上，利用電池組實現 V2G。這種方法的原理類似于集中式 V2G，但是管理策略上會有所不同，因為電池最終是要用來更換的，所以必須確保一定比例的電池電量是滿的。它的實現迫切需要統一電池及充電接口等部件的標準。

4.V2G研究的關鍵問題

4.1智能管理策略

4.1.1 從電網角度分析

電網各個發電單元的作用不相同：容量較大的發電單元價格便宜，但是響應速度慢，適用于提供基本負荷；容量較小的單元價格昂貴，但響應速度快，一般用于峰值負荷。管理策略的制定就是利用 V2G 盡可能減少電網對昂貴發電單元的依賴，并減少無功補償裝置的使用。這就需要電網根據自身的負荷狀況、可再生能源的發電狀況以及 V2G 單元可用容量等信息，事先計算出對各 V2G 單元的有功和無功需求，并給出合理的電價。

對此問題的處理可以分為兩種方式，第一種是由電網直接對接入的每臺電動車連同其他發電單元進行統一調度，采用智能的算法來控制每臺汽車的V2G 運行。第二種方式是在電網與電動汽車群之間建立一個中間系統。該中間系統將一定區域內接入電網的電動汽車組織起來，成為一個整體，服從電網的統一調度。這樣電網可以不必深究每臺電動車的狀態，只需根據自己的算法向各個中間系統發出調度信號（包括功率的大小、有功還是無功以及充電還是放電等），而對電動汽車群的直接管理，則由中間系統來完成。4.1.2 從用戶角度分析

電動汽車 V2G 的智能充放電管理策略描述的是這樣一個過程：中間系統根據電動汽車的充電需求對能量進行合理的供應，同時根據電網需求將電動汽車能量反饋給電網。對于每一臺與電網相連的電動汽車而言，一方面要通過 V2G 來提供輔助服務，另一方面還要從電網獲取能量為電池充電。但是，不論是提供輔助服務（放電）還是從電網獲取能量（充電），其過程并不是隨意地，毫無限度的，它需要實時考慮電動汽車當前及未來的狀況，如電池 SOC、未來行駛計劃、當前的位置、當前電力價格以及連網時間等信息。這樣做是為了在保證正常行駛的前提下使用戶獲得最優。

對于電動汽車智能充放電管理策略的研究，主要涉及如何對各電動車進行協調充電；制定管理策略尋找最大化車主利益的最優方案，例如在電價便宜時為電動車充電，電價昂貴時向電網提供服務。大多數管理策略只適用于 V2G 運行的某一方面，有的適用于頻率調節，有的適用于調峰，并沒有提出一個統一的策略。4.2 V2G 雙向充電器

要使電動汽車實現 V2G，需要在電網和汽車

間配備雙向的智能充電器。此雙向充電器必須具有為電動汽車電池充電的功能，同時產生最小的電流諧波，也應具有根據調節向電網回饋能量的能力。

一般來講，雙向充電器由濾波器、雙向 DC-DC變換器以及雙向 AC-DC 變換器組成。當充電器工作于電池充電模式時，交流電首先通過濾波器濾除不期望的頻率分量，然后通過雙向 C-DC 變換器將交流整流成直流。由于雙向 AC-DC 變換器的輸出電壓可能與直流儲能單元的電壓不匹配，還需要一個雙向 DC-DC 變換器來保證合適的充電電壓。當變換器工作于電池放電模式時，其過程則恰好相反。

5.結論

隨著電網負荷的快速發展,電網峰谷差逐年增大,電網調峰壓力越來越大。如今大力開發和利用新能源的發展戰略進一步加大了各電網的調峰和調頻的難度。V2G技術給未來電網的調峰和調頻問題開辟了新思路。

目前，我國正大力發展電動汽車產業，考慮到 現階段我國智能電網的發展水平，V2G 的發展可適當參考以下兩條建議：

（1）在建設電動汽車基礎設施過程時，盡量考慮V2G因素，建設方便于V2G技術的設施。

（2）建立 V2G 試點工程，進行適當宣傳，使廣大電動汽車用戶了解V2G技術的益處。參考文獻

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第四篇：學科前沿講座心得

桂林電子科技大學 學科前沿技術講座

心得體會

學號：10203110

5姓名：劉瑞

指導教師：王沖

專業名稱：計算機應用技術

所屬學院：計算機科學與工程學院

成績：

近年來，數據挖掘引起了信息產業界的極大關注，其主要原因是存在大量數據，可以廣泛使用，并且迫切需要將這些數據轉換成有用的信息和知識。獲取的信息和知識可以廣泛用于各種應用，包括商務管理，生產控制，市場分析，工程設計和科學探索等。

機器學習和數據挖掘這些年一直是計算機應用方面研究的重點和熱點，首先要了解什么是數據挖掘，簡單地說，數據挖掘是從大量數據中提取或“挖掘”知識。我一直對這方面的知識頗感興趣，這學期學院開設的學術前沿講座的課程，很有幸聽到了文益民教授對于自己在機器學習和數據挖掘方面研究的講座，讓我對這些知識有了深入淺出的理解，受益匪淺。

12月5號，文益民教授做了題為“大規模數據的分類”的講座，在講座的最開始，文教授提到了戈登·德萊頓《學習的革命》一書，皆在指導我們如何積累知識如何思考如何學習如何去做研究，具有拋磚引玉的指導意義。在這之后，又對了解機器學習和數據挖掘首先要了解的知識做了簡要的說明，比如對于問題的分類是分為線性問題和非線性問題；比如聚類的含義是將物理或抽象對象的集合分成由類似的對象組成的多個類的過程；比如對于這個世界上計算機的分類可以只分成工人（maker）和思考者（thinker）兩類。至此正式進入問題的討論。

對于這次講座，文教授從四個方面進行了講授。第一，實際應用中的大規模數據分類問題。第二，大規模數據給機器學習帶來的挑戰。第三，大規模數據分類算法的研究。第四，展望發展前景。文教授主要是在第三點中做了很多工作也取得了可喜的成績。

在機器學習的實際應用中，大規模數據分類問題一般會應用在以下幾個方面，在高速高精度的工業圖像檢測方面，在專利分類方面，在生物信息數據快速增長方面，在支持向量機參數選擇方面。

大規模數據給機器學習帶來的問題有：

1、算法一般不是收斂太慢就是難以收斂，訓練時間過長。

2、海量數據無法一次裝入內存。

3、算法可靠性得不到保證。

4、已經訓練好的學習器遇到心得訓練樣本時需要重新訓練。

在最重要的部分，文教授提到了幾個重要的研究方法，包括算法，這里面包含有：

1、基于并行計算的算法，2、以并行計算方法求解工作集方法中每個迭代步中二次規劃的子問題，3、Meta-learning，最小最大模塊化支持向量機以及快

速模塊化支持向量機，4、Cluster-SVM，Cluster-based-SVM，Cascade-SVM。文教授在第三和第四點中都有自己的工作和貢獻，在第三點中，他提出了分類面拼接算法，在第四點中，提出了分層并行支持向量機訓練算法。對于分類面拼接算法我進行了比較仔細的了解，并下載閱讀了文教授于2009年3月份在湖南大學學報上發表的論文“基于分類面的快速模塊化支持向量機研究”，對于分類面拼接算法有了初步的研究，下面說說我對這個算法的理解。

信息采集和信息處理技術的快速發展導致了諸如公共健康數據、信用交易數據、國家經濟普查數據、網絡文本數據和地理信息數據等大規模數據集的產生。由于訓練時間很長和空間需求很大，現有的大多數機器學習算法很難被直接用于大規模數據的機器學習。

這個算法是針對大多數現有的機器學習算法處理大規模問題時需要的訓練時間很長和存儲空間很大的難點而提出的，英文名是psfnr SVMs，在訓練階段，psfm2SVMs采用一簇平行超平面對大規模問題實施軟劃分，然后針對每個子問題并行訓練支持向量機。在測試階段，測試樣本坐落于哪個子問題所在空間中，就由該子問題訓練的支持向量機給出判別結果。在4個大規模問題上的實驗表明:與采取硬劃分的快速模塊化支持向量機(fm2SVMs)相比，軟劃分能夠使psfm2SVMs得到更加光滑的分類面，因而ps2fm2SVMs的泛化能力較高。在不增加訓練時間的條件下，psfm2SVMs減少了由于訓練集分割導致的分類器泛化能力下降。

支持向量機方法的本質是在訓練集的一個高維像空間中尋找最大間隔分類超平面，這個分類超平面對應于訓練集所在空間的一個光滑曲面。如果采用訓練集分割的方法，將這個光滑曲面分段求出，然后進行連接，就可以得到這個光滑曲面的近似曲面。

該算法使用平行超平面簇對訓練集實施軟劃分，使得拼接后的分類面相比fm2SVMs得到的分類面更光滑，更接近最優分類曲面。因而，psfm2SVMs 的泛化能力比fm2SVMs的泛化能力要高。在并行條件下，兩者的訓練時間和測試時間相同。在多核計算技術快速發展的今天，本文提出的算法，提供了一種可行的并行機器學習框架，對于研制高速高精度的機器學習算法具有一定的借鑒意義。未來計劃研究隨機向量w的方向對psfm2SVMs泛化能力的影響，并將

該算法用于高速高精度工業圖像檢測。

這就是我的心得體會，在講座的最后，文教授還對機器學習和數據挖掘的未來進行了展望，諸如現在流行的云計算，還有動態數據流學習，例外的發現，學習更復雜的函數，粒計算等等，都是今后發展的的熱點。聽完這個講座，我感到責任重大，即使是一個點，也還有很多方面值得拓展和探索，作為研究生，研究是我們主要的工作，想要取得滿意的結果和優異的成績，我們所要做的就是倍加努力，汲取現有的知識，在新的領域開拓新的研究道路，積極探索，永不止步。

第五篇：控制學科前沿講座

控制學科前沿

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講座學習小結

2013年5月2號 本學期學院為我們開設了控制學科前沿講座，主講老師是大家慕名已久的楊慧中老師，總的來說，通過對這門課或者說是講座的學習，我對自動化這個專業的一些問題有了更深的了解，讓我對專業的學習有了明確的方向和目標。以下本人選取一個方面進行學習小結。選題：

以地鐵工程項目為例，描述其中涉及到哪些控制的理論和技術。

摘要:地鐵工程項目管理是一個大系統,具有規模大、實施過程復雜的特點。項目計劃的科學化與項目控制的有效性顯得尤為重要。文章就地鐵工程項目計劃與控制的實踐進行討論和研究,闡述了地鐵工程項目的計劃與控制要點,從實踐中去豐富項目管理的思想和方法。

關鍵詞:地鐵工程 項目管理 項目計劃 項目控制

0 引言

地鐵工程是一項龐大而繁雜的系統工程,具有工程技術含量高、施工難度大、組織管理復雜等特點。因此,地鐵工程的施工單位一般都是在工期緊、任務重、矛盾多、壓力大的情況下進行項目管理。而施工單位幾乎全都是國家特大型施工總承包單位,過去對大型項目的施工和管理具有豐富的經驗。但隨著市場機制的轉變,建筑業和基本建設管理體制改革的不斷深化,大型施工單位的生產方式和組織結構必須進行深刻的變革,必須運用科學的項目管理體系,使管理水平更上一個臺階,做到更加科學化和規范化。實事求是地說,目前國內在建的一些地鐵工程項目中,相當一部分施工企業離項目管理的標準差距還較大,管理模式陳舊,缺少創新,表現為效率低下,執行力微弱。特別是項目的計劃與控制技術,更是缺少科學的手段和方法。這樣便很難生產出優質的產品,無法滿足經濟增長的要求。現就地鐵工程中的項目計劃與控制技術進行討論和研究。1 地鐵工程項目的特點

1.1 地鐵工程項目具有系統性

地鐵工程項目是一個大系統[1]。項目的系統性主要表現在項目范圍的系統性、項目目標的系統性和項目實施過程的系統性。其項目管理首先是管理系統的運行,體現項目管理的科學理論,應以系統論、控制論和信息論為基礎,并細化到項目實施的組織、計劃、指揮、控制和協調的有效性上來。因此,地鐵工程的項目管理活動要建立系統觀念,運用系統方法進行系統管理。1.2 地鐵工程項目具有一次性

地鐵工程項目和其它大多數建設項目一樣,從項目的實施開始到最終產品完成之間,不會產生完全相同的任務,也不容許重復,更不允許推倒重來。這也給地鐵工程項目管理帶來了較大的風險。只有充分認識這一特點,才能有針對性地根據項目的特殊情況和要求進行科學、有效地管理,以保證地鐵工程的一次成功。1.3 地鐵工程項目的空間固定性

地鐵工程項目具有空間固定性。規劃與設計的線路與地點一旦敲定,項目實施過程不管遇到什么障礙和阻力,均不會輕易改動。因為一個站臺點的改動,牽一發而動全身,投資額將會成倍增加。那么對項目管理的要求更為嚴格,不管多大困難均要進行克服,確保按計劃完成工作量,嚴格進行過程控制達到目標。1.4 地鐵工程項目具有高投資性 地鐵工程項目均是投資額巨大的項目,少則幾十億,多則過百億。這就要求項目建設只能成功、不能失敗,否則將帶來嚴重后果,對地方或城市的經濟發展帶來巨大影響。

1.5 地鐵工程項目具有較長的周期性

地鐵工程項目由于規模大、工作量繁多、技術復雜、專業面寬。因此,其項目的周期也較長,從開工到運行一般需要3~5年時間,要求項目管理者在進行管理時具有長期作業的意識,計劃應周詳,過程控制應嚴謹,能承上啟下。2 地鐵工程項目計劃

根據以上地鐵工程項目各特點。施工企業應制訂詳細的工程項目的施工計劃。2.1 地鐵工程項目計劃制訂的必要性

項目管理的首要目標是制訂一個構思良好的項目計劃[2]。對于地鐵工程,特別是在作出影響項目整個過程的主要決策的初始階段,由于項目管理非同于作業,它很少具備重復性,它是一個創造性的過程。項目早期的不確定性很大,所以項目計劃必須逐步展開和不斷修正,這又取決于能否適當地對計劃的執行情況作出反饋和進行控制。一個完善的項目計劃可以將失敗概率降至最低,將風險控制在一個合理的水平之上,還可以最大限度地保證在預期的時限內達到預期的效果。2.2 地鐵工程項目計劃制訂時應考慮的因素 1)項目計劃應具有可調性。即在制訂進度計劃時必須留有一定的余地。必須充分考慮到項目實施過程中的交叉,盡量避免沖突和干涉。能夠根據預測到的變化和實際存在的差異,及時作出調整。

2)項目計劃應具有創造性。充分發揮與利用想象力和抽象思維的能力,對分包商和業主進行充分的了解和掌握,通過創造性地管理和協調,滿足項目發展的需要。

3)項目計劃應具有分析性。以項目為核心,研究其內外部的各種因素,及時發現各種不利及有利因素。確定各種變量和分析不確定的原因。

4)項目計劃應具有響應性。項目計劃要以工程小組為核心,注意并行小組之間項目計劃的協調。能及時地對項目實施過程中存在的問題作出快速反應,確定問題所在,提供計劃的多種可行方案。

2.3 地鐵工程項目WBS(WorkBreakdownStructure)為方便制訂完善的網絡計劃,必須對項目工作進行分解[1]。地鐵項目工作分解結構舉例如圖1。地鐵工程的項目控制

3.1 地鐵工程項目控制的涵義

所謂控制就是為了保證系統按預期目標運行,對系統的運行狀態和輸出進行連續的跟蹤觀測[3],并將觀測結果與預期目標加以比較,如有偏差,及時分析偏差原因并加以糾正的過程,所以說項目的控制過程是極其復雜的。項目控制示意圖見圖2。

3.2 地鐵工程項目控制的內容、目標及依據

地鐵工程項目的控制內容絕不是簡單的動力學上所說的控制,它需要許多不同的變量表示項目不同的狀態形式。地鐵工程項目往往有好多項作業同時進行,它的形態是多維的,其變量較難量測。同時由于地鐵工程自身的特點及高度的社會影響力,除了要求地鐵工程項目管理要超出常規的質量、進度、成本三大基本目標與任務外,還應增加安全控制和合同控制兩大基本任務,即地鐵工程施工項目管理需完成五大主要任務:進度控制、成本控制、質量控制、安全控制、合同控制。具體描述見表1。

3.3 地鐵工程項目控制主要方法 1)會議制度。項目開始后,為了有效地控制項目,地鐵指揮部會在各個重要的時間節點召開關鍵會議。會議的主要內容是總結上一階段工作、分析問題、提出建議和要求。關鍵會議也是協調不同學科、不同工作小組、承包商和供應商之間的工作任務的重要手段。項目部還可利用此會議請求相關單位為項目解決一些靠自身無法解決的問題。這種會議是項目控制系統的潤滑劑,同時項目部自己內部的各種例會也極為重要。

2)信息文件控制制度。加強信息文件管理也是項目控制的一項重要方法,如重要問題討論的書面材料、專家論證會會議資料、所有的會議記錄、完善的文件檔案、文件的分發制度等。3)外聯工作的重要性。傳統的項目管理中,幾乎不存在外聯問題,但地鐵工程大部分位于市區,作為巖土工程施工,將不可避免地引起環境工程地質問題,其表現為房屋和道路的變形或損壞,由此引起的糾紛和突發事件此起彼伏,修復、賠償等問題的處理情況也嚴重影響項目的施工節點。因此,加強外聯工作,消除和減少項目的外因影響已成為項目控制的又一種方法。結論

1)地鐵工程作為大型工程項目,項目計劃與項目控制是該工程項目管理的重要內容。在對項目進行科學的計劃條件下,對實施過程進行自始至終的、隨時隨地的和全面的控制是確保項目成功的關鍵。

2)項目計劃與項目控制的關系體現在計劃控制中。它們之間存在著一種緊密的關系,計劃實現的保障是由控制來承擔的;同時它們還是彼此互為條件的,即沒有控制的計劃是毫無意義的,而沒有計劃的控制則是無法實現的。

3)對于地鐵工程項目,必須重視項目計劃和項目控制的實踐性,真正地去完善項目管理行為。地鐵工程項目中新的問題和事件層出不窮,一些傳統的項目管理模式已經很難湊效。因此,要求在地鐵工程項目管理實踐中還要進一步豐富項目管理知識體系,以便更快提高項目管理水平,創造更為優質的產品。

參考文獻

[1]盧向南.項目計劃與控制[M].北京:機械工業出版社,2007.[2]朱宏亮.項目進度管理[M].北京:清華大學出版社,2002.[3]劉伊生.建設項目管理[M].北京:北方交通大學出版社,2001.